不同库水模型对面板堆石坝动力特性和地震响应的影响

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作者 刘远财 张水锋 张毅飞 《华北水利水电大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期115-123,共9页

面板堆石坝目前已成为水利工程中的主要坝型之一,研究不同库水模型对其动力特性和地震响应的影响具有重要的实际意义。以某混凝土面板堆石坝为例,主要探讨了不同库水模型对面板堆石坝自振特性的影响,并对库水可压缩性、不同库水位对面... 面板堆石坝目前已成为水利工程中的主要坝型之一,研究不同库水模型对其动力特性和地震响应的影响具有重要的实际意义。以某混凝土面板堆石坝为例,主要探讨了不同库水模型对面板堆石坝自振特性的影响,并对库水可压缩性、不同库水位对面板堆石坝动水压力分布规律及动力响应的影响进行了分析。结果表明:坝体蓄水后堆石料的弹性模量增大,使面板堆石坝满库时的基频高于空库时的基频;与不考虑动水压力相比,考虑动水压力作用会降低坝体基频,但总体上不同库水模型对面板堆石坝基频的影响并不显著;库水可压缩性对面板堆石坝的动力特性和地震响应的影响不显著;当水位较高时,不考虑动水压力计算出的坝体动力响应会产生较大误差,且随着库水位的升高,动水压力对面板堆石坝动力响应的影响越来越明显。 展开更多

关键词 面板堆石坝 动水压力 动力响应 流固耦合 库水模型

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高坝大库滑坡涌浪对水工建筑物作用力研究综述 被引量：1

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作者 汪华晨 陈光明 +3 位作者 曹学兴 闫龙 陈世壮 王环玲 《三峡大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第4期35-43,共9页

库坝区滑坡体入水激起的涌浪灾害链对水工建筑物构成安全威胁.本文对高坝大库滑坡涌浪对水工建筑物作用力相关研究成果和发展趋势进行综述,概述了国内外典型滑坡涌浪实例及其危害,基于规范推荐公式、物理模型试验和数值模拟方法对库区... 库坝区滑坡体入水激起的涌浪灾害链对水工建筑物构成安全威胁.本文对高坝大库滑坡涌浪对水工建筑物作用力相关研究成果和发展趋势进行综述,概述了国内外典型滑坡涌浪实例及其危害,基于规范推荐公式、物理模型试验和数值模拟方法对库区滑坡涌浪对大坝坝体冲击压力相关研究成果进行总结归纳,提出应关注涌浪二次冲击阶段对水工结构的影响、开展坝前涌浪回落对坝面构筑物结构产生拖曳力的相关研究.总结了涌浪对通航建筑物作用力的相关研究,分析表明,现有关于涌浪对通航建筑物作用力的研究并不完全适用于库区滑坡涌浪对高坝水工结构作用,需开展专题研究.在现状分析的基础上,对高坝大库滑坡涌·浪对水工建筑结构作用的进一步研究提出了建议与展望. 展开更多

关键词 高坝大库 滑坡涌浪 水工建筑物 作用力 流固耦合

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基于SBFEM的坝-库水相互作用分析 被引量：26

3

作者 林皋 杜建国 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第5期723-729,共7页

将W o lf和Song提出的比例边界有限元法(sca led boundary fin ite e lem en t m ethod,简称SBFEM)应用于坝-库水相互作用分析.在库水不可压缩假定的前提下推导了坝面动水压力与附加质量矩阵的基本方程.二维重力坝和三维拱坝坝面动水压... 将W o lf和Song提出的比例边界有限元法(sca led boundary fin ite e lem en t m ethod,简称SBFEM)应用于坝-库水相互作用分析.在库水不可压缩假定的前提下推导了坝面动水压力与附加质量矩阵的基本方程.二维重力坝和三维拱坝坝面动水压力的算例表明,与有限元法比较,SBFEM计算精度明显提高,同时由于具有降维的特点,计算工作量也在很大程度上有所节约.还分析了库底和水面坡度变化以及水库边界形状适当变化对动水压力分布和数值大小的影响.结果表明,一般情况下水库边界的变化对动水压力的分布形状基本上不发生影响,对动水压力数值大小也影响不大. 展开更多

关键词 坝-库水相互作用 动水压力 比例边界有限元法

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考虑库水可压缩性的高拱坝动力特性分析 被引量：8

4

作者 赵兰浩 李同春 牛志伟 《水电能源科学》 2008年第3期95-97,共3页

结合实际工程给出了考虑库水可压缩性时高拱坝动力特性的数值求解方案。计算结果表明,库水的可压缩性对坝体的自振频率、振型参与系数和振型等动力特性均有较大的影响。考虑库水可压缩性之后,计算坝体动力特性时计算量略有增大,建议采... 结合实际工程给出了考虑库水可压缩性时高拱坝动力特性的数值求解方案。计算结果表明,库水的可压缩性对坝体的自振频率、振型参与系数和振型等动力特性均有较大的影响。考虑库水可压缩性之后,计算坝体动力特性时计算量略有增大,建议采用可压缩库水模型求解高拱坝的动力特性。 展开更多

关键词 坝体-库水动力相互作用 可压缩性 高拱坝 动力特性

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重力坝-库水-地基相互作用分析方法比较研究 被引量：7

5

作者 王铭明 陈健云 徐强 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第5期715-722,共8页

对5种不同高度的重力坝分别采用流固耦合模型与附加质量模型进行了坝体-库水系统相互作用的时域地震动分析.将这两种模型计算所得动水压力结果与Westergaard公式解析解相比较可知,约70m高的中低重力坝采用Westergaard公式计算动水压力... 对5种不同高度的重力坝分别采用流固耦合模型与附加质量模型进行了坝体-库水系统相互作用的时域地震动分析.将这两种模型计算所得动水压力结果与Westergaard公式解析解相比较可知,约70m高的中低重力坝采用Westergaard公式计算动水压力就能满足工程实际的要求;对于160m以上的中高重力坝,采用流固耦合模型计算库水作用及坝体动力响应较为接近现实情况.从坝体频率、位移、峰值加速度(PGA)三个方面的结果可以看出,附加质量模型模拟地震条件下库水对坝体作用较流固耦合模型有一定的夸大,对中高坝而言更为显著.地基对200m级高坝库水作用的影响非常明显,在计算坝体与库水相互作用时地基作用不可忽略;对于70m高的中低坝,地基作用可以不用考虑. 展开更多

关键词 流固耦合 Westergaard公式 附加质量 动水压力 坝体-库水相互作用

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坝体-库水动力相互作用的数值求解格式 被引量：5

6

作者 赵兰浩 李同春 牛志伟 《河海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2008年第4期491-495,共5页

针对目前数值格式求解效率的不足,基于广义Newmark-β法,建立了求解坝体和库水流固耦合动力相互作用问题的2种新的数值求解格式:交错迭代法和直接积分整体求解法.导出了有限元求解公式,讨论了2种数值离散格式的特点,并结合实际工程计算... 针对目前数值格式求解效率的不足,基于广义Newmark-β法,建立了求解坝体和库水流固耦合动力相互作用问题的2种新的数值求解格式:交错迭代法和直接积分整体求解法.导出了有限元求解公式,讨论了2种数值离散格式的特点,并结合实际工程计算比较了2种求解方法的计算效率.结果表明:2种方法均能有效地求解坝体-库水动力相互作用问题;在相同计算条件下,迭代法的计算规模要小,但花费的总机时长;整体求解法的计算效率更具优势. 展开更多

关键词 坝体-库水动力相互作用 数值求解格式 计算效率

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大型铝土排泥库堆石坝地震动力响应分析 被引量：4

7

作者 欧孝夺 陆小金 +2 位作者 钟一和 江杰 谭智杰 《防灾减灾工程学报》 CSCD 北大核心 2021年第6期1184-1194,共11页

排泥库是一种具有高势能的人造泥石流危险源,一旦发生溃坝,将对下游群众生命财产安全造成重大威胁,而地震灾害是尾矿坝事故的第二大元凶。采用ADINA有限元软件建立考虑坝库作用动力响应分析计算模型,探究尾矿泥浆物理性质、排放量和坝... 排泥库是一种具有高势能的人造泥石流危险源,一旦发生溃坝,将对下游群众生命财产安全造成重大威胁,而地震灾害是尾矿坝事故的第二大元凶。采用ADINA有限元软件建立考虑坝库作用动力响应分析计算模型,探究尾矿泥浆物理性质、排放量和坝体尺寸对排泥库堆石坝的动力响应影响规律。结果表明,坝顶位移峰值随着尾矿泥浆含水量下降呈近似线性降低规律,含水量在120%~80%下降时,位移峰值的降幅明显增大;随着尾矿泥浆排放高度的增加,坝体加速度减小而位移峰值增加,当尾矿泥浆排放液面高于0.4倍坝高时,坝顶位移峰值增幅变大。随着坝体坡比、坝高、坝顶宽度的增加,坝体的加速度峰值减小,位移峰值增加,当坝体高度大于44 m时,坝顶位移峰值增幅明显增大。研究成果可为排泥库堆石坝动力稳定性分析和抗震设计提供理论指导。 展开更多

关键词 排泥库 堆石坝 坝库作用 尾矿泥浆 动力响应

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克孜尔水库大坝的地震动力反应分析 被引量：3

8

作者 尹力峰 唐丽华 +1 位作者 王海涛 王坚 《世界地震工程》 CSCD 2002年第4期167-172,共6页

克孜尔水库以建在克孜尔活动断层而享誉盛名。在发生了1999年3月15日地震之后,评价其安全性具有重要意义。运用土与结构相互作用分析的拟三维有限元方法,对克孜尔水库大坝进行了地震反应分析,并评价了土坝的抗震性能,特别对坝体的抗震... 克孜尔水库以建在克孜尔活动断层而享誉盛名。在发生了1999年3月15日地震之后,评价其安全性具有重要意义。运用土与结构相互作用分析的拟三维有限元方法,对克孜尔水库大坝进行了地震反应分析,并评价了土坝的抗震性能,特别对坝体的抗震强度给出具体分析,克孜尔水库大坝的地震动力反应模拟进一步说明了FLUSH程序的实用价值。 展开更多

关键词 克孜尔水库 土坝 土-结构相互作用 有限元 地震反应分析 FLUSH程序

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重力坝动水压力模型试验的数值重构研究 被引量：4

9

作者 王铭明 陈健云 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2020年第10期192-197,227,共7页

由于试验设备及模型材料的限制,在重力坝动力模型试验中采用在坝体模型上游安置水箱内盛满水的方法模拟重力体-库水系统相互作用的效果存在误差。为此,采用流固耦合模型对重力坝动水压力模型试验进行数值重构分析的方法,研究了用上游水... 由于试验设备及模型材料的限制,在重力坝动力模型试验中采用在坝体模型上游安置水箱内盛满水的方法模拟重力体-库水系统相互作用的效果存在误差。为此,采用流固耦合模型对重力坝动水压力模型试验进行数值重构分析的方法,研究了用上游水箱中盛满水模拟地震作用下原型库水对坝体动力作用产生误差的原因。研究结果表明,水箱内水体密度及可压缩性是导致试验中坝体-水库系统相互作用效果偏小的两个原因,其水体密度偏小更为主要因素。据此,提出了修正上述误差的三种可行且准确的方法。 展开更多

关键词 数值重构 动水压力 模型试验 模型材料 坝体-库水相互作用

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用Lagrangian水体位移元求解坝体与库水的动力耦合问题 被引量：3

10

作者 陈和群 何学春 《河海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 1996年第2期14-20,共7页

从水体基本方程出发，建立Ｌａｇｒａｎｇｉａｎ水体位移有限元支配方程，推导了水体位移元的基本计算公式，并对平面９结点水体位移元的自振特性和数值积分进行了深入研究，在单元劲度公式中采用降阶积分技术和引进旋转约束系数等消除... 从水体基本方程出发，建立Ｌａｇｒａｎｇｉａｎ水体位移有限元支配方程，推导了水体位移元的基本计算公式，并对平面９结点水体位移元的自振特性和数值积分进行了深入研究，在单元劲度公式中采用降阶积分技术和引进旋转约束系数等消除全部不需要的零能振型．最后，对Ｋｏｙｉｎａ重力坝进行了地震响应分析。 展开更多

关键词 重力坝 水体位移 动力耦合 地震响应

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高土石坝宏细观坝水动力流固耦合理论研究进展 被引量：2

11

作者 岑威钧 孙辉 陈亚南 《水利水电科技进展》 CSCD 北大核心 2013年第6期10-16,共7页

高土石坝遭遇强烈地震时会与坝面库水及坝内孔隙水发生动力流固耦合相互作用,分别从宏观坝水耦合系统和细观水土耦合系统两个角度对高土石坝坝水动力流固耦合理论的研究历史、主要研究成果和研究趋势进行了阐述评价。对宏观尺度的大坝... 高土石坝遭遇强烈地震时会与坝面库水及坝内孔隙水发生动力流固耦合相互作用,分别从宏观坝水耦合系统和细观水土耦合系统两个角度对高土石坝坝水动力流固耦合理论的研究历史、主要研究成果和研究趋势进行了阐述评价。对宏观尺度的大坝与坝面库水流固耦合作用,主要从早期坝水相互作用模型、库水运动精细分析方法以及流固耦合系统坐标描述等方面做出评述;对细观尺度的坝内水土耦合作用,主要从早期解耦或拟耦合的水土动力分析方法、基于Boit动力固结理论的细观水土动力流固耦合,以及基于混合物理论的细观水土动力流固耦合等方面做出评述。综合两个尺度的流固耦合作用研究现状,建议对高土石坝建立水库-土石坝-孔隙水的宏细观整体动力流固耦合系统进行综合研究,并指出了当前高土石坝宏细观坝水动力流固耦合理论尚待继续深入研究的若干相关问题。 展开更多

关键词 高土石坝 库水 孔隙水 宏观坝水动力流固耦合 细观水土动力流固耦合 动力分析

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基于增量动力分析的混凝土重力坝抗震性能分析 被引量：13

12

作者 陈灯红 谢京辉 杨乃鑫 《水利水运工程学报》 CSCD 北大核心 2018年第5期48-55,共8页

基于性能的抗震设计理念,利用增量动力分析法(IDA)结合所建立的混凝土重力坝模型,根据分位分析结果评估重力坝抗震性能。以Koyna重力坝为例,分别建立以无质量地基法和附加质量法的传统模型和以黏弹性边界法和流固耦合法建立的坝体-地基... 基于性能的抗震设计理念,利用增量动力分析法(IDA)结合所建立的混凝土重力坝模型,根据分位分析结果评估重力坝抗震性能。以Koyna重力坝为例,分别建立以无质量地基法和附加质量法的传统模型和以黏弹性边界法和流固耦合法建立的坝体-地基-库水相互作用抗震分析模型。选取16条地震记录作为输入,选取地面峰值加速度作为地震强度指标、坝顶相对位移作为结构性能指标,以此为基础作IDA曲线。将两种模型分位分析结果进行对比,结果表明:针对不同保证率的地面峰值加速度(PGA),新模型总体安全冗余度高于传统模型10%～20%,以传统方法建立的抗震分析模型的计算结果偏于保守,Koyna大坝的极限抗震能力约为0. 45g,其功能保障水平约为0. 34g; IDA方法也将为今后大坝抗震设计提供一种新的思路。 展开更多

关键词 增量动力分析 坝体-地基-库水相互作用 黏弹性边界 流固耦合 抗震性能评价

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库水中淤沙对刚性坝的动水压力影响 被引量：1

13

作者 陈和群 章青 《河海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 2000年第4期72-76,共5页

用水体位移有限元分析库水底部含有淤沙对刚性坝动水压力的影响 .将淤沙作为弹性材料 ,对材料参数和不同厚度淤沙对动水压力的影响进行了详细的讨论 .

关键词 库水 淤沙 相互作用 地震响应 水库 动水压力

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坝库系统流固耦合数值分析方法简述 被引量：3

14

作者 王国辉 柴军瑞 杜成伟 《水利水电科技进展》 CSCD 北大核心 2009年第4期89-94,共6页

从水体的研究角度出发,介绍有限差分法、有限体积法、有限元法、边界元法等分析方法以及Lagrange坐标系、Euler坐标系和ALE等描述方式在坝库系统相互作用中的选取与应用。通过对比分析可知:各种方式都有优点及局限性,应具体问题具体分析... 从水体的研究角度出发,介绍有限差分法、有限体积法、有限元法、边界元法等分析方法以及Lagrange坐标系、Euler坐标系和ALE等描述方式在坝库系统相互作用中的选取与应用。通过对比分析可知:各种方式都有优点及局限性,应具体问题具体分析;ALE描述方式具有其独特优势,被较多应用在流固耦合分析领域。最后指出,对于流固耦合问题,需要在数学模型、接触边界相容条件的处理等方面进行深入研究。 展开更多

关键词 流固耦合 坝库相互作用 边界元 有限体积法 Euler坐标系 ALE

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大坝抗震分析与安全评价 被引量：5

15

作者 林皋 《水电与抽水蓄能》 2017年第2期14-27,共14页

基于大连理工大学近期开展的一些研究工作,对大坝抗震分析和安全评价有关的一些重要问题提出了看法和讨论意见。主要包括坝—库水动力相互作用、坝—地基动力相互作用、大坝抗震分析的精细化数值模型、大坝的超载潜力与抗震安全性评价。

关键词 比例边界有限元方法 大坝抗震特性 坝—库水动力相互作用 坝—地基动力相互作用 高精度应力分析

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地震作用下丰满重力坝的塑性损伤 被引量：4

16

作者 程冬 张德岗 +2 位作者 李守巨 刘迎曦 陈昌林 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第S1期792-795,802,共5页

基于混凝土塑性损伤本构模型,将可以表征材料和结构渐进破坏的损伤变量作为内变量,考虑了混凝土拉压异性的损伤变量,利用有限元软件ABAQUS,对丰满混凝土重力坝在经受地震作用下的结构损伤区域的发展变化进行安全性评价。在数值计算过程... 基于混凝土塑性损伤本构模型,将可以表征材料和结构渐进破坏的损伤变量作为内变量,考虑了混凝土拉压异性的损伤变量,利用有限元软件ABAQUS,对丰满混凝土重力坝在经受地震作用下的结构损伤区域的发展变化进行安全性评价。在数值计算过程中,对于受地震荷载作用所引起的地面水平运动而导致大坝水位水平运动对坝体的影响,通过扩充后的广义Westergaard公式予以计算模拟。通过分析得到了丰满大坝在地震作用下的塑性损伤破坏情况,并评价了丰满大坝的安全性,亦说明利用损伤力学对大坝进行安全性评价是一个可行的方法。 展开更多

关键词 塑性损伤 动水压力 ABAQUS 丰满混凝土重力坝 地震

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两种动水压力模型重力坝地震动力损伤比较分析 被引量：6

17

作者 王俊 王铭明 +1 位作者 武亮 陈健云 《水利水电技术》 CSCD 北大核心 2015年第9期27-31,共5页

采用基于位移格式的流体单元与弹塑性损伤本构的固体单元分析了坝体—水库耦合系统在强震下库水对重力坝的动力响应、坝体内部应力分布以及损伤的影响。对流固耦合模型与附加质量模型的坝体损伤分析结果进行比较发现,附加质量模型不仅... 采用基于位移格式的流体单元与弹塑性损伤本构的固体单元分析了坝体—水库耦合系统在强震下库水对重力坝的动力响应、坝体内部应力分布以及损伤的影响。对流固耦合模型与附加质量模型的坝体损伤分析结果进行比较发现,附加质量模型不仅对上游坝面的动水压力有放大作用,而且对坝体的其他动力响应,如位移、加速度,也有不同程度的放大作用。同时,附加质量模型对地震中坝体内部应力及损伤也有一定的放大作用。可见,流固耦合模型分析大坝—水库系统相互作用更接近现实情况。 展开更多

关键词 动水压力 流固耦合 附加质量 坝体—库水相互作用 弹塑性损伤本构

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考虑可压缩库水作用混凝土拱坝的动力特性和地震反应分析 被引量：3

18

作者 谢开仲 韦良 李海 《水力发电》 北大核心 2009年第5期49-51,共3页

利用通用有限元软件ANSYS建立3种动力相互作用模型,研究考虑库水的可压缩和不可压缩效应对坝体地震反应的影响,不可压缩性效应采用Westergaard附加质量方法模拟,可压缩性效应通过流固耦合方法模拟,采用时程分析法得出库水对地震反应的... 利用通用有限元软件ANSYS建立3种动力相互作用模型,研究考虑库水的可压缩和不可压缩效应对坝体地震反应的影响,不可压缩性效应采用Westergaard附加质量方法模拟,可压缩性效应通过流固耦合方法模拟,采用时程分析法得出库水对地震反应的影响。从分析结果可知,库水对拱坝的动力性能和抗震性能存在较大影响,不能忽略。 展开更多

关键词 拱坝 动力相互作用 附加质量 可压缩性库水 坝体—地基—库水相互作用

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考虑动水压力和流固耦合的库水-坝体-地基系统建模与动力分析 被引量：6

19

作者 赵佳耀 黄丹 +1 位作者 徐业鹏 王磊 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期524-529,共6页

结合动水压力模型和罚函数耦合算法,考虑地基和坝体结构的接触以及边界效应,构建动水压力和流固耦合作用下的库水-坝体-地基地震响应分析模型和方法。通过与试验结果及解析解和实测数据对比,验证了本文模型和方法能准确反映系统地震荷... 结合动水压力模型和罚函数耦合算法,考虑地基和坝体结构的接触以及边界效应,构建动水压力和流固耦合作用下的库水-坝体-地基地震响应分析模型和方法。通过与试验结果及解析解和实测数据对比,验证了本文模型和方法能准确反映系统地震荷载和分析整体耦合系统的动力响应,引入罚函数处理流固耦合界面能提高计算收敛速度。进一步以某重力坝工程实际为背景,验证本文构建的模型和方法适用于库水-坝体-地基耦合系统动力分析的可行性,并分析了地震作用下地基变形对系统动力响应的影响。 展开更多

关键词 结构抗震 动水压力 库水-坝体-地基系统 数值模拟 流固耦合

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基于声固耦合法的拱坝-库水-地基相互作用分析 被引量：3

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作者 李艳朋 林皋 +1 位作者 胡志强 李志远 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期451-457,共7页

为了研究拱坝库底吸收边界对坝面动水压力分布及坝体动力响应的影响,本文基于声固耦合法结合阻抗边界条件对库水表面重力波、库底吸收边界、坝体-库水交界面和库尾辐射边界进行模拟。建立了大岗山拱坝-库水-地基系统有限元模型,通过计... 为了研究拱坝库底吸收边界对坝面动水压力分布及坝体动力响应的影响,本文基于声固耦合法结合阻抗边界条件对库水表面重力波、库底吸收边界、坝体-库水交界面和库尾辐射边界进行模拟。建立了大岗山拱坝-库水-地基系统有限元模型,通过计算地震条件下不同库底反射系数的坝面动水压力及坝体动力响应,算例验证了提出模型的准确性。结果表明:库底反射系数越大,动水压力幅值越大,并且越靠近库底这种影响越明显。变库底反射系数和单一库底反射系数条件下的坝面动水压力分布及坝体动力响应相差较大,因此工程中在考虑库底吸收边界时可适当考虑变库底反射系数条件下的坝体动力响应。 展开更多

关键词 拱坝-库水-地基相互作用 声固耦合法 阻抗边界条件 有限元 库底吸收 变库底反射系数 动水压力 坝体动力响应

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